棉花異纖清除機在軋花廠皮輥機生產(chǎn)線的應(yīng)用

陸 陽，李利輝，路建峰，王建明，王向陽

（陜西長嶺紡織機電科技有限公司，陜西 寶雞 721013）

異性纖維是指混入棉花中、對棉花及其制品質(zhì)量有嚴重影響的非棉纖維和非本色棉纖維，如化學纖維、毛發(fā)、絲、麻、塑料繩、染色線（繩、布塊）等。近年來，隨著棉紡織企業(yè)的發(fā)展，對皮棉中的異纖含量要求越來越嚴格，傳統(tǒng)的棉花種植、采摘工藝改進速度落后于市場需求，長期以來，軋花廠皮棉中的異性纖維問題，已成為制約我國紡織產(chǎn)品向高端發(fā)展的技術(shù)瓶頸，對我國紡織產(chǎn)品的出口有重大影響[1]。

異性纖維的危害性引起了國家有關(guān)部門的高度重視，國家先后在棉花標準中增加了有關(guān)異性纖維的規(guī)定，特別是在GB 1103—2007《細絨棉》國家標準中，對異性纖維含量進行了定量分檔（無、低、中、高），為異性纖維含量引入棉花貿(mào)易條款提供了依據(jù)。

按異性纖維的混入、分離過程分析，盡可能在上游環(huán)節(jié)即軋花廠發(fā)現(xiàn)并排除，會大大減輕后續(xù)加工的壓力，皮棉出廠前清除異纖是最合理的選擇，也是市場需求的必然選擇。

1 軋花廠的異纖清除難點

目前，國內(nèi)的軋花廠主要通過人工挑揀來清除棉花中的異纖，一般雇傭十幾人在籽棉垛上通過肉眼挑揀，且只能在白天翻揀，堆起棉花垛以后，因四處翻揀，到處都是棉花，人眼根本無法看見壓在垛子里面的異物，只能發(fā)現(xiàn)相對大一點的有色異纖，有些細小或者淺色的異纖根本發(fā)現(xiàn)不了，更別提與棉花相近的白色丙綸絲。每年處理棉花異纖的用工量大、成本高、效率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，極大地影響了軋花廠棉花品質(zhì)和生產(chǎn)效率[2]。

軋花廠也有設(shè)備可以清除異纖，但面臨一些技術(shù)難點：一是抗低溫的要求，軋花廠主要集中在中國的西北部且秋冬季生產(chǎn)，要求設(shè)備的電子元器件至少能抗住-20 ℃的低溫；二是棉花含雜高，皮清機清理后的皮棉含雜量一般為1%～3%，雜質(zhì)主要為棉葉、棉枝、雜草、棉鈴殼、棉籽殼等，顏色、形狀、長度、面積等都容易與異性纖維混淆；三是產(chǎn)量大，單條皮輥機生產(chǎn)線包含12～14臺皮輥機，產(chǎn)量通常在800 kg/h以上，是棉紡廠的一倍，因此過棉檢測通道內(nèi)的棉層很厚，異性纖維容易包裹，不易檢測；四是棉流速度波動大，軋花廠皮棉輸送管道的風速一般都控制在12～15 m/s，氣流輸送一般為負壓輸送并公用一個引風機，受集棉風機、集棉塵籠及管道漏風、補風口等多種因素影響，棉流速度忽快忽慢，而設(shè)備檢測異纖的一項主要原則依賴于穩(wěn)定的棉流速度，速度波動或偏移都會直接影響噴出異纖的精度[3]。

2 棉花異纖清除機的檢測原理

針對軋花廠的設(shè)備使用難點，研制了新的CS809棉花異纖機，采用了高速光電檢測、多模式識別圖像處理、快速高壓精準噴氣和羅拉打手開棉等多項技術(shù)，核心電子器件包括工控機、板卡、相機，都選用航空級標準，完全達到了新疆冬季低溫運行的要求。檢測算法上采用了多模識別技術(shù)，對通過檢測區(qū)的棉流，以色彩、光譜、形狀等方式進行多模式識別，精確識別各類散絲，防止棉花中的雜質(zhì)導致大量誤判，雙羅拉打手組成的開松技術(shù)解決了皮棉聚團的問題。整機檢測清除原理如圖1所示。

分散的小棉塊進入檢測區(qū)，檢測區(qū)是由高透玻璃制成的矩形光電檢測區(qū)。上層由一臺4 K偏振相機和偏振光源組成，根據(jù)偏振原理檢測薄膜，下層由2臺4 K彩色CCD高速線掃相機和高亮度混合LED光源組成，檢測具有熒光白的異纖和各種彩色異纖[4]，所有圖像數(shù)據(jù)通過專用的相機線纜經(jīng)過相機接口板分別傳送到3塊高速圖像處理卡。高速圖像處理卡采用FPGA程序?qū)Σ杉降膱D像進行多模式異纖算法并行處理識別，并將判定的異纖位置信息傳遞給氣閥控制板。氣閥控制板依據(jù)工控機中應(yīng)用程序設(shè)定的基本參數(shù)確定噴閥滯后動作時間和噴氣持續(xù)時間來控制相應(yīng)的氣閥開啟，噴閥是由多個電磁閥組成的電磁閥陣列，接到執(zhí)行命令后立刻開啟高壓氣嘴。當異纖經(jīng)過排雜口時，對應(yīng)位置的高速電磁閥將帶有異纖的棉塊噴出管道，落入廢棉箱內(nèi)，抽廢棉風機連續(xù)將廢棉箱內(nèi)的棉花和異纖抽到廢棉袋中，由人工定期分揀處理，其余干凈的棉花進入下級設(shè)備[4]。

3 棉花異纖清除機的皮輥機生產(chǎn)線安裝

以4條皮輥機生產(chǎn)線的安裝為例，每條生產(chǎn)線帶11臺皮輥機并安裝一臺異纖機，4臺整機并聯(lián)在皮輥機生產(chǎn)線的氣流皮清機與打包機之間。整個生產(chǎn)線的棉流走向為皮棉經(jīng)過皮清機由大風機吸入塵籠裝置，從高處落下，經(jīng)過自動配棉裝置進入每臺棉花異纖清除機的集棉箱中，自動配棉裝置能夠調(diào)節(jié)前級塵籠出棉口棉流的均衡分配，消除每條生產(chǎn)線產(chǎn)量的波動性，使落棉均勻分散到每一臺異纖機內(nèi)，確保每臺異纖機的過棉量為750～850 kg/h（圖2）。

集棉箱具有一定的容納性，類似一個緩沖區(qū)，棉花在集棉箱中依靠自身重力以及輸棉風機的吸力進入開松機構(gòu)，在專業(yè)設(shè)計對輥羅拉和打手機構(gòu)作用下，將皮棉充分撕扯為分散的小棉塊進入檢測區(qū)，攤薄棉層厚度，有利于異纖的暴露和清除。經(jīng)過檢測區(qū)時，含有異纖的棉花被電磁閥打出，經(jīng)吸廢棉風機進入廢棉袋中待人工挑揀，正常棉流從棉花異纖機出口處經(jīng)過輸棉風機的輸送，被吸入總塵籠裝置，最后進入打包機打包成220 kg左右的棉包。

調(diào)節(jié)均勻給棉機構(gòu)的羅拉變頻器，通過改變羅拉轉(zhuǎn)速來改變棉流速度，在不影響整個管道風壓或輸棉效果的前提下，應(yīng)盡量調(diào)低棉速。調(diào)節(jié)輸棉風機的變頻器，使整個管道中的棉流速度達到一個穩(wěn)定的狀態(tài)，不受其他外圍設(shè)備的影響，比如塵籠和其他風機，確保管道中的棉流速度，對穩(wěn)定異纖機的清除效率起了重要作用。

棉花異纖清除機所配備的輸棉風機和均勻給棉機構(gòu)全部由主機的電控箱控制，在啟動生產(chǎn)線時，需要先啟動棉花異纖清除機，包括打手羅拉及輸棉風機，最后啟動生產(chǎn)線的皮輥機等其他設(shè)備。停止生產(chǎn)線時，要先停止生產(chǎn)線其他設(shè)備，最后停止棉花異纖清除機。

4 實際應(yīng)用效果

在新疆阿克蘇某軋花廠，經(jīng)過一個軋花季4個月的連續(xù)穩(wěn)定運行，每天都能清除各種異纖，包括棉花中被污染的棉團、麻繩、棕絲、色布條、色棉線、雞毛、有色塑料袋碎片、尼龍編織袋的碎纖維、白色丙綸絲等。通過階段性投入檢測樣本，包括尺寸為40 mm×2 mm的紅、綠、藍、淺紅、淺綠、淺藍、熒光白各色紙條，以從廢棉袋中檢出為準，平均清除效率在80%以上。

將11月每天生產(chǎn)的棉包數(shù)（個）計算成產(chǎn)量（千噸），并根據(jù)噴出來的異纖總克數(shù)制成月報表（圖3），可以看出除了幾天的車間設(shè)備維修時間，噴出異纖的總量基本上與每天的生產(chǎn)總量保持一致，平均每天生產(chǎn)約230個棉包，計52 t，檢出異纖總質(zhì)量約為400 g，大大減少了棉包中的異纖含量，提高了棉花的品質(zhì)。

5 結(jié)語

異纖機在軋花廠的應(yīng)用，大大降低了棉花中異纖的含量，既節(jié)省了用工成本，又提升了棉花品質(zhì)和企業(yè)品牌價值。最重要的是，棉花質(zhì)量的提高為下游棉花加工企業(yè)提高產(chǎn)品質(zhì)量奠定了基礎(chǔ)，對我國紡織品向高端發(fā)展有重要意義。